Untersuchungen zur zeitlichen Entwicklung von heißen Oberflächen in Reibkontakten in Abhängigkeit der Konstruktionswerkstoffe

Lennart Meyer¹, Paul Lange¹, Gisbert Gramse¹, Michael Beyer^1
1 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fachbereich 3.7 „Zündquellensicherheit“, Braunschweig

Heiße Oberflächen entstehen in Reibkontakten erst nach einer bestimmten Kontaktzeit. Die Zeit bis zum Wirksamwerden der Zündquelle hängt wesentlich von der Wärmeleitfähigkeit der Reibpartner ab. In dieser Arbeit wurde speziell die zeitliche Entwicklung der Zündquellenentstehung in Abhängigkeit der relevanten Konstruktionswerkstoffe (Baustahl und vier Edelstähle) für explosionsgeschützte Geräte untersucht.

Variationsparameter war neben den Konstruktionswerkstoffen auch die Leistungsdichte in der Reibstelle, als Kombination aus Relativgeschwindigkeit und Flächenpressung.

Die Temperaturmessung erfolge über mehrere Thermoelemente, die zum einen die Temperatur in der Reibstelle und zum anderen die Oberflächentemperatur des Stiftes messen. Weiterhin wurde ein Zweistrahlpyrometer eingesetzt um die Temperaturentwicklung des sich bildenden Grates zu ermitteln und eine Wärmebildkamera, um die Temperaturverläufe in der gesamten Anordnung darstellen zu können.

Die Versuche zeigten, dass sich bei den unterschiedlichen Stählen, aber sonst gleichen Versuchsparametern, sowohl die gemessenen Maximaltemperaturen als auch die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs unterschieden. Je größer die Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Stahls ist, desto langsamer erwärmt sich der Stift. Je größer der Abrieb des eingesetzten Stiftes ist, desto geringer ist die auftretende Maximaltemperatur.

Kontakt: Lennart Meyer, FB 3.7, lennart.meyer(at)ptb.de